FR2609307A1 - Auger-driving device for drilling and concreting piles in the ground and method for producing them - Google Patents

Abstract

The invention relates to a device for producing drilled and concreted piles in the ground, it is made up of a hollow rotation table 2 for the rotational movements of an auger 15 capped by an upper head 3 for the axial movements. It also comprises means for pulling the upper head upwards, the rotational table 2 downwards and the two elements with respect to each other, and it is possible to screw the auger 15, extract it and clean it.

Description

La présente invention concerne les procédés pour la réalisation de pieux forés à la tarière continue et moulés dans le sol par injection centrale de béton. The present invention relates to methods for making piles augered continuously and molded into the ground by central injection of concrete.

I1 existe de nombreux dispositifs mettant en oeuvre une table de rotation solidaire du sommet d'une tarière à âme creuse de faible alésage, de l'ordre de 100 mm, qu'elle visse dans le sol. Une fois la profondeur atteinte, celle-ci est remontée en entrainant entre ses pales, le sol, le béton étant injecté par l'âme creuse en concomittance, pour remplir le vide dégagé par la tarière. There are many devices using a rotary table secured to the top of a hollow core auger with a small bore, of the order of 100 mm, which it screws into the ground. Once the depth is reached, it is raised by driving between its blades, the ground, the concrete being injected by the hollow core at the same time, to fill the vacuum released by the auger.

De nombreux inconvénients résultent de ce système : . le nettoyage des pales est fait manuellement ou à l'aide de pales qui coin
cent, car le matériau remonté colle plus ou moins entre les pales.Many disadvantages result from this system:. the blades are cleaned manually or using blades that wedge
hundred, because the material reassembled sticks more or less between the blades.

. Lorsque la longueur de la tarière est importante, la table de rotation qui
est lourde doit être remontée très haut, ce qui altère la stabilité de l'en-
gin porteur de l'ensemble.. When the length of the auger is important, the rotation table which
is heavy must be raised very high, which affects the stability of the
gin carrying the whole.

. Il est difficile d'cher convenablement le pieu, car les armatures doivent
être descendues, une fois le béton mis en oeuvre.. It is difficult to find the stake properly, as the reinforcements must
be lowered, once the concrete is in place.

. Le bétonnage n'est pas régulier et il y a risque de vides.. Concreting is not regular and there is a risk of voids.

La présente invention a pour but de remédier à ces inconvénients en faisant coulisser sur un mât, d'une part une table de rotation creuse et d'autre part, une tête supérieure. The present invention aims to remedy these drawbacks by sliding on a mast, on the one hand a hollow rotation table and on the other hand, an upper head.

La table de rotation creuse a pour fonction d'entrainer la tarière qui passe à l'intérieur de la dite table. The hollow rotation table has the function of driving the auger which passes inside said table.

La tête supérieure a pour but de tenir le sommet de la tarière et de permettre sa libre rotation ou au contraire, la blocage du mouvement rotatif. The purpose of the upper head is to hold the top of the auger and allow it to rotate freely or, on the contrary, to block the rotary movement.

Ces deux organes mécaniques sont reliés entre eux de telle sorte qu'ils puissent se déplacer l'un par rapport à l'autre.These two mechanical members are interconnected so that they can move relative to each other.

La table de rotation porte en partie basse, qui est rotative, un couteau dont la forme permet, lorsqu'il tourne autour de l'rame de la tarière, de nettoyer l'espace entre les pales. The rotary table carries in the lower part, which is rotary, a knife whose shape allows, when it rotates around the auger ream, to clean the space between the blades.

Ce couteau comporte en partie supérieure un épaulement qui vient en butée sur deux crans soudés sur la pale, ce qui permet l'entrainement en rotaticn,du train de tarière creuse dans les deux sens. This knife has in the upper part a shoulder which abuts on two notches welded to the blade, which allows the rotary auger drive, of the hollow auger train in both directions.

Pour démontrer les avantages principaux de la présente invention, nous allons décrire le mode opératoire des pieux qui en découlent. To demonstrate the main advantages of the present invention, we will describe the operating mode of the piles which result therefrom.

En phase forage, la tête supérieure laisse libre tout mouvement de la tête et la table de rotation est maintenue de telle sorte que son couteau épaule le cran de la pale choisie, ce qui permet d'entrainer en rotation la tarière creuse et de la visser dans le sol. Nous voyons ainsi qu'il n'est pas nécessaire de remonter très haut la table de rotation qui, de ce fait, peut être lourde et puissante. In the drilling phase, the upper head allows free movement of the head and the rotation table is held so that its knife supports the notch of the chosen blade, which allows the hollow auger to be rotated and screwed in the ground. We thus see that it is not necessary to go back very high the rotation table which, because of this, can be heavy and powerful.

En phase bétonnage, c'est-à-dire, remontée du train de tarière, c'est la tête supérieure qui bloque le mouvement de rotation de celui-ci et remonte l'ensemble. Par contre, la table de rotation qui est laissée libre de toute translation, fait tourner son couteau dans l'espace annulaire des pales, qu'il nettoye des matériaux remontés. In the concreting phase, that is to say, ascent of the auger train, it is the upper head which blocks the rotational movement of the latter and reassembles the assembly. On the other hand, the rotation table which is left free of any translation, turns its knife in the annular space of the blades, which it cleans of the reassembled materials.

Cette disposition mécanise l'extraction des déblais, ce qui est primordial pour les gros diamètres de forage. This arrangement mechanizes the extraction of cuttings, which is essential for large drilling diameters.

La possibilité de disposer une table de rotation puissante, de l'ordre de 20 Tm de couple par exemple, permet d'entraîner des tarières possédant une âme alésée de 300 à 400 mm et même plus, pour loger des armatures. The possibility of having a powerful rotation table, of the order of 20 Tm of torque for example, makes it possible to drive augers having a bore bore of 300 to 400 mm and even more, to accommodate armatures.

En outre, dans la présente invention, on peut remplacer la tête supérieure par une véritable table de rotation de couple plus faible, de l'or- dre par exemple de 3 Tm et dans ce =.s, entraîner indépendamment à l'aide d'un train de tiges intérieur, une pointe de coupe, coulissant à l'intérieur de la tarière creuse précédente et donc cette application de la présente invention, offre le très important avantage de pouvoir réaliser un pieu foré et armé performant, grâce au mode opératoire suivant
L'ensemble tarière à âme creuse gros alésage et- pointe de coupe, est enfoncé dans le sol, la tête de coupe obturant l'extrémité basse de la tarière et travaillant même à l'avancement si nécessaire, avec possibilité dans les terrains très compacts, d'injecter de la bentonite par le train de tiges.La bentonite ramollit le terrain et lubrifie les pales et les parois de la tarière creuse, ce qui rend très aisée la remontée des cuttings de forage. Lorsque la profondeur est atteinte, la pointe de coupe est'remontée avec injection de bentonite pour remplir l'espace intérieur de la tarière creuse et neutraliser toute arrivée d'eau ou de matériaux depuis le fond. La cage d'armatures est descendue, puis le train de tiges à son tour, Sans la pointe de coupe. Le béton peut donc être injecté depuis le fond; il remplit partiellement la tarière creuse qui est alors remontée avec le train de tiges, toujours plongé dans le béton.Ce dernier est injecté avec un débit supérieur au volume à remplir, ce qui permet de chasser la bentonite par le haut. I1 n'y a donc plus de risque de coupure du pieu, car il suffit de surveiller l'évacuation de la bentonite pour savoir qe la réserve de béton est toujours suffisante pour assurer un bon moulage.In addition, in the present invention, it is possible to replace the upper head with a true rotary table of lower torque, of the order for example of 3 Tm and in this = .s, to drive independently using '' an internal drill string, a cutting point, sliding inside the previous hollow auger and therefore this application of the present invention, offers the very important advantage of being able to produce a powerful bored and reinforced pile, thanks to the operating mode following
The large bore auger assembly with large bore and cutting tip is driven into the ground, the cutting head closing off the lower end of the auger and even working for advancement if necessary, with possibility in very compact soils , to inject bentonite by the drill string. Bentonite softens the ground and lubricates the blades and the walls of the hollow auger, which makes it very easy to raise the drilling cuttings. When the depth is reached, the cutting point is reassembled with bentonite injection to fill the interior space of the hollow auger and neutralize any inflow of water or materials from the bottom. The reinforcement cage is lowered, then the drill string in turn, Without the cutting tip. Concrete can therefore be injected from the bottom; it partially fills the hollow auger which is then reassembled with the drill string, still immersed in the concrete. The latter is injected with a flow rate greater than the volume to be filled, which makes it possible to expel the bentonite from above. There is therefore no longer any risk of cutting the pile, since it suffices to monitor the evacuation of the bentonite to know that the concrete reserve is always sufficient to ensure good molding.

Pour la bonne compréhension des nouveautés de cette invention, nous allons décrireles planches de dessins suivantes, d'où il découlera d'autres avantages que ceux précédemment décrits- et qui ne sont pas limitatifs . La Fig. 1 représente l'ensemble de forage, . La Fig. 2 représente plus particulièrement l'entrainement des pales, . Les Fig. 3 à 6 représentent les quatre phases de réalisation d'un pieu fo
ré à la tarière ayant une âme creuse gros alésage.For a good understanding of the novelties of this invention, we will describe the following drawing boards, from which it will result from other advantages than those previously described - and which are not limiting. Fig. 1 represents the drilling assembly,. Fig. 2 represents more particularly the drive of the blades,. Figs. 3 to 6 represent the four phases of making a pile fo
the auger with a large bore hollow core.

Sur la Fig. 1, se trouve repéré par 1, le mât de forage sur lequel coulissent la table de rotation 2 et la tête supérieure 3; la liaison de ces deux appareils est assurée sur le dessin par un treuil hydraulique 4 manoeuvrant un moufflage 5; on peut prévoir d'autres systèmes d'asservissement, tel que vérin hydraulique; un treuil 6 manoeuvre la tête supérieure 3 grâce à un moufflage 7; un treuil 8 manoeuvre la table de rotation grâce à un moufflage 9.. In Fig. 1, is identified by 1, the drilling mast on which the rotation table 2 and the upper head 3 slide; the connection of these two devices is ensured in the drawing by a hydraulic winch 4 operating a muffling 5; other servo systems can be provided, such as a hydraulic cylinder; a winch 6 maneuvers the upper head 3 thanks to a muffling 7; a winch 8 maneuvers the rotation table thanks to a muffling 9 ..

La Fig. 2 montre plus particulièrement le crantage 10 avant et 11 arrière d'une pale 14 ainsi que ltépaulement 12 porté par le couteau 13, lui même solidaire de la partie tournante 2a de la table de rotation 2. Fig. 2 shows more particularly the notching 10 at the front and 11 at the rear of a blade 14 as well as the shoulder 12 carried by the knife 13, itself integral with the rotating part 2a of the rotation table 2.

Pour entraîner la tarière 15, on présente la table 2 à la hau teur de la pale 14, grâce au treuil 4 en faisant tourner le couteau à l'en- vers pour qu'il remonte entre les pales, puis on enclanche ltépaulement 12 dans les crans 10 et 11 en pivotant légèrement le couteau en avant et arriè re, tout en remontant la table. Une fois ltépaulement engagé, on le maintent en place en assurant une force de traction permanente entre la table de rotation 2 et la tête supérieure 3. To drive the auger 15, the table 2 is presented at the height of the blade 14, using the winch 4 by turning the knife upside down so that it goes up between the blades, then the shoulder 12 is engaged in the notches 10 and 11 by slightly pivoting the knife forward and back, while raising the table. Once the shoulder is engaged, it is held in place by ensuring a permanent pulling force between the rotation table 2 and the upper head 3.

La tarière est vissée dans le sol en relâchant au furet à mesure le treuil 6. Si le sol -est suffisamment compact pour s'opposer à la descente de l'ensemble, le treuil 8 peut tirer l'équipage vers le bas. The auger is screwed into the ground by releasing the winch as the winch 6. If the ground is compact enough to oppose the descent of the assembly, the winch 8 can pull the crew down.

Lorsque la table de rotation 2 est arrivée au bas, le treuil 4 est relaché, ce qui a pour effet de libérer l'épaulement 12 des crans 10 et 11 et la table peut remonter de nouveau pour se présenter à hauteur d'une mou- velle pale 14, également munie des crantages 10 et 11, la tarière pouvant comporter un certain nombre de pales de ce type, échelonnées selon une distance choisie. When the rotation table 2 has arrived at the bottom, the winch 4 is released, which has the effect of releasing the shoulder 12 of the notches 10 and 11 and the table can rise again to be at the height of a velle vale 14, also provided with notches 10 and 11, the auger being able to comprise a certain number of blades of this type, staggered according to a chosen distance.

Le bétonnage intervient par passage dans l'alésage central selon les procédés habituels, si l'alésage de l'âme de la tarière est de faible diamètre, de l'ordre de 100 mm, la tarière étant remontée concomlttamment.  Concreting takes place by passing through the central bore according to the usual methods, if the bore of the auger core is of small diameter, of the order of 100 mm, the auger being raised simultaneously.

Au cours de cette remontée, la table 2 entraîne le couteau 13 par rotation entre les pales à une vitesse compatible avec le pas des dites pales, le couteau étant conformé à la manière d'un socle de charrue, pour éjecter vers l'extérieur, les matériaux de forage.During this ascent, the table 2 drives the knife 13 by rotation between the blades at a speed compatible with the pitch of said blades, the knife being shaped like a plow base, to eject outwards, drilling materials.

Pour un alésage conséquent, ctest-à-dire 300 ou 400 mm et même plus, 1a présente invention met en oeuvre un autre mode opératoire. La tarière creuse 16 représentée sur la Fig. 3 est obturée par une pointe de coupe 17, qui peut, à l'aide des tiges 18, être entrainée par la tête supérieure 3 équipée dans ce cas, d'un moteur d'entrainement développant un couple de rotation. For a substantial bore, that is to say 300 or 400 mm and even more, the present invention implements another procedure. The hollow auger 16 shown in FIG. 3 is closed by a cutting tip 17, which can, using the rods 18, be driven by the upper head 3 equipped in this case, with a drive motor developing a torque.

Les autres fonctions de la table 2 et de la tête supérieure 3 demeurent identiques à celles du cas précédent. Pour faciliter le forage et la remontée des cuttin gs, on injecte un coulis de bentonite 19 par des évents 21 disposés à l'extrémité de la pointe de coupe 17. Une fois la profondeur atteinte, la Fig. 4 représente la remontée de la pointe de coupe 17 avec remplissage au coulis de bentonite. Puis, avec la Fig. 5, on montre la mise en place, si besoin est, d'une cage d'armatures 20. Puis, ainsi que le représente la Fig. 6, les tiges intérieures 18 sont redescendues dans la tarière 16 par manoeuvre de la tête supérieure 3 ou à l'aide d'un treuil de service. Les tiges intérieures étant utilisées comme tube plongeur, il est possible d'injecter du béton sur une certaine hauteur à l'inté--eur de la tarière, qui est alors remontée grâce aux fonctions de la tête supérieure 3 et de la table de rotation 2, telles que décrites précédemment. The other functions of table 2 and of the upper head 3 remain identical to those of the previous case. To facilitate drilling and raising the cuttins gs, a bentonite grout 19 is injected through vents 21 arranged at the end of the cutting tip 17. Once the depth has been reached, FIG. 4 shows the rise of the cutting tip 17 with filling with bentonite grout. Then, with Fig. 5, the installation, if necessary, of a reinforcement cage 20 is shown. Then, as shown in FIG. 6, the inner rods 18 are lowered into the auger 16 by maneuvering the upper head 3 or using a service winch. The internal rods being used as a dip tube, it is possible to inject concrete over a certain height inside the auger, which is then raised thanks to the functions of the upper head 3 and the rotation table 2, as described above.

Pour obtenir un excellent moulage du pieu. en fonction de la nature du terrain, on positionne l'extrémité du tube plongeur 18 par rapport à l'extrémité de la tarière creuse 16, soit plus bas, soit à l'intérieur du tube. To obtain an excellent molding of the stake. depending on the nature of the terrain, the end of the dip tube 18 is positioned relative to the end of the hollow auger 16, either lower or inside the tube.

Pour rendre le béton plus fluide, il est possible de mettre en vibration, le tube plongeur 18. To make the concrete more fluid, it is possible to vibrate, the dip tube 18.

Pour être sûr d'un moulage correct du pieu, il suffit d'injecter suffisamment de béton pour que la bentonite déborde au sommet de la tarière et de surveiller ce débordemment en modulant la vitesse de remontée et le débit de béton.  To be sure of a correct molding of the pile, it is enough to inject enough concrete so that the bentonite overflows at the top of the auger and to monitor this overflow by modulating the rate of ascent and the flow of concrete.

Claims (12)

REVENDICATIONS 1. Dispositif pour la réalisation de pieux bétonnés dans le sol, comprenant une tarière creuse 15 entrainée par une table de rotation 2 également creuse et des moyens de suspension et de monte et baisse de l'en- semble tarière/table de rotation, caractérisé en ce que ladite table de rotation 2 est montée coulissante relativement à la tarière 15 et en ce que les moyens d'entrainement en rotation de la tarière par la table sont constitués d'un organe d'entrainement 12 solidaire de la partie rotative 2a de la table et susceptible de coopérer avec un certain nombre d'organes en trainés 10 et 11, solidaires de plusieurs pales 14, réparties à intervalles déterminés le long de la tarière, lesdits moyens étant susceptibles d'être désaccouplés à volonté et permettant, en position désaccouplée, la libre rotation mutuelle entre la tarière et la table de rotation. 1. Device for making piles concreted in the ground, comprising a hollow auger 15 driven by a rotation table 2 also hollow and means for suspension and raising and lowering of the auger / rotation table assembly, characterized in that said rotation table 2 is slidably mounted relative to the auger 15 and in that the means for driving the auger in rotation by the table consist of a drive member 12 integral with the rotary part 2a of the table and capable of cooperating with a certain number of trailing members 10 and 11, integral with several blades 14, distributed at determined intervals along the auger, said means being capable of being uncoupled at will and allowing, in position uncoupled, free mutual rotation between the auger and the rotation table. 2. Dispositif suivant la revendication 1, caractérisé en ce que lesdits moyens de suspension en monte et baisse de l'ensemble tarière/table de rotation sont constitués par un mât de forage 1 sur lequel coulisse ladite table 2 et par une tête supérieure 3 portant la tarière 15, montée coulissante le long dudit mât et manoeuvrée par un système approprié 6 et 7, la table de rotation étant reliée à la tête supérieure par un système 4 et5 d'asservissement de la table en position axialement à la tarière. 2. Device according to claim 1, characterized in that said suspension means for raising and lowering of the auger / rotation table assembly consist of a drilling mast 1 on which slides said table 2 and by an upper head 3 carrying the auger 15, slidably mounted along said mast and maneuvered by an appropriate system 6 and 7, the rotation table being connected to the upper head by a system 4 and 5 of servo-control of the table in position axially to the auger. 3. Dispositif suivant la revendication i ou 2, caractérisé en ce que lesdits moyens d'accouplement/désaccouplement entre la table de rotation 2 et la tarière 15 sont constitués, d'une part par un organe menant en forme de saillie 12, solidaire de la partie rotative 2a de la table et susceptible de s'emboiter dans l'un au choix de plusieurs creux ou crantages 10 et 11, ménagés chacun sur la face inférieure d'au moins certaines des pales 3. Device according to claim i or 2, characterized in that said coupling / uncoupling means between the rotation table 2 and the auger 15 consist, on the one hand, by a protruding member 12, integral with the rotary part 2a of the table and capable of fitting into one of the choice of several recesses or notches 10 and 11, each formed on the underside of at least some of the blades de la tarière. auger. 4. Dispositif suivant la revendication 3, caractérisé en ce que ledit organe en saillie 12 est solidaire d'un couteau 13 de raclage des pa- les 14 de la tarière. 4. Device according to claim 3, characterized in that said projecting member 12 is integral with a knife 13 for scraping the blades 14 of the auger. 5. Dispositif suivant l'une des revendications 2 à 4, caractérisé en ce que ledit système d'asservissement entre la tête supérieure 3 et la table de rotation 2 est un moufflage 5 actionné par un treuil 4 porté par la table de rotation. 5. Device according to one of claims 2 to 4, characterized in that said servo system between the upper head 3 and the rotation table 2 is a muffling 5 actuated by a winch 4 carried by the rotation table. 6. Dispositif suivant l'une des revendications 1 à 5, caractérisé en ce que la table de rotation 2 est déplaçable vers le bas le long du mât1 à l'aide d'un moufflage 9 actionné par un treuil 8 solidaire dudit mât. 6. Device according to one of claims 1 to 5, characterized in that the rotation table 2 is movable down along the mast1 using a muffling 9 actuated by a winch 8 secured to said mast. 7. Dispositif suivant l'une des revendications 1 à 6, caracté riSé en ce que la tête supérieure 3 est munie d'un système de verrouillage du mouvement rotatif de la tarière 15. 7. Device according to one of claims 1 to 6, characterized in that the upper head 3 is provided with a system for locking the rotary movement of the auger 15. 8. Dispositif suivant l'une des revendications 1 à 7, destiné à l'usage de tarières 16 possédant une âme avec gros alésage, caractérisé en ce que ladite tête supérieure 3 est équipée d'un moteur d'entrainement en rotation d'un train de tiges 18 portant à son extrémité une pointe de coupe 17 et monté coulissant à l'intérieur de la tarière 16. 8. Device according to one of claims 1 to 7, intended for the use of augers 16 having a core with large bore, characterized in that said upper head 3 is equipped with a motor for driving in rotation a drill string 18 carrying at its end a cutting point 17 and mounted sliding inside the auger 16. 9. Dispositif suivantla revendication 8, caractérisé en ce que ladite pointe de coupe 17 est munie d'évents 21 permettant l'injection à l'extérieur ou à l'intérieur de la tarière 16 de produits 19 pour faciliter le forage et la remontée des cuttings. 9. Device according to claim 8, characterized in that said cutting tip 17 is provided with vents 21 allowing injection outside or inside the auger 16 of products 19 to facilitate drilling and raising of the cuttings. 10. Dispositif suivant les revendications 8 et 9, caractérisé en ce que ladite pointe de coupe 17 est amovible pour permettre le bétonnage selon la technique courante du tube plongeur. 10. Device according to claims 8 and 9, characterized in that said cutting tip 17 is removable to allow concreting according to the common technique of the dip tube. 11. Dispositif suivant la revendication 10, caractérisé en ce que le train de tiges 18 est muni d'un vibrateur pour permettre un bon moulage du béton. 11. Device according to claim 10, characterized in that the drill string 18 is provided with a vibrator to allow good molding of the concrete. 12. Procédé pour la réalisation de pieux bétonnés dans le sol à l'aide du dispositif selon l'une des revendications 8 à 11, caractérisé en ce qu'il consiste à visser dans le sol la tarière de gros alésage 16, avec une pointe de coupe 17 permettant la circulation d'un fluide de forage 19 et le remplissage de l'rame de la tarière lors de la remontée de la pointe de coupe, à enlever ensuite cette dernière, et enfin, à redescendre le train de tiges 18 pour couler le béton selon la technique du tube plongeur, après mise en place éventuelle des armatures 20.  12. Method for making piles concrete in the ground using the device according to one of claims 8 to 11, characterized in that it consists in screwing the auger of the large bore 16, with a point cutting 17 allowing the circulation of a drilling fluid 19 and filling the auger ream when raising the cutting point, then removing the cutting point, and finally, lowering the drill string 18 to pour the concrete using the dip tube technique, after possible fitting of the reinforcements 20.